(1)设桌面下的链条长为x,链条质量分布均匀,所以在桌面下的链条的质量为
xM
L ,则有:
xM
L g=μ
L-x
L (Mg+QE),解得x=0.5 m;
(2)链条下滑0.5 m后就会自动下滑,此时速度正好为零时所需初动能最小,根据动能定理有:
1
2 Mg ×
L
4 -W f=0-E k0,
由于f和N成正比,N和链条下滑的长度成正比,所以f是均匀变化的.
可以根据平均摩擦力来求W f
W f=
f 1 + f 2
2 •
L
2
f 1是最初瞬间的摩擦力,即f MAX,所以f 1=20N
f 2是下滑0.5m时的摩擦力,由第二问得知,其大小等于半根链条的重力,f 2=10N
解得:E k0=W f-
MgL
8 =
f 1 + f 2
8 ×
L
2 -
MgL
8 =7.5-2.5J=5J.
答:(1)当桌面下的链条0.5m时,桌面下的链条所受到的重力恰好等于链条受到的滑动摩擦力;
(2)从桌面上滑下全部链条所需的最小初动能为5J.